JP2004512576A

JP2004512576A - Optical waveguide coupler

Info

Publication number: JP2004512576A
Application number: JP2002541422A
Authority: JP
Inventors: ダニエル、フルーク; ミゲル、フアン、フロレス
Original assignee: Linos Photonics GmbH and Co KG
Current assignee: Qioptiq Photonics GmbH and Co KG
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2004-04-22
Also published as: CA2428381A1; CN1478211A; EP1332394B1; US7128473B2; AU2002212029A1; ATE352051T1; US20050147347A1; EP1332394A2; WO2002039152A2; CA2428381C; WO2002039152A3; CN1250994C; DE50111911D1

Abstract

The device (V) serves the optical coupling of a light-beam (L) arriving from any optical component with a further-transmitting light-guiding fiber (F). It contains in each case an input-side and output-side coupling body ( 1,2 ) with in each case a centric lead-through ( 13, 22 ) for leading through the light (L) wherein in the device (V) there is arranged at least one lens ( 40 ) or a lens system. Between the input-side ( 1 ) and the output-side coupling body ( 2 ) there is arranged an intermediate coupling body ( 3 ) with a centric lead-Through ( 34 ), which in one of the input-side or output-side coupling bodies ( 1,2 ) is displaceably and lockably held in a plane, whilst the outer input-side or output-side coupling bodies ( 1,2 ) in the intermediate coupling body ( 3 ) is counted in an elastically ( 25 ) pivotally movable and axially displaceable manner. The device (V) permits a separate angular adjustment or parallel displacement of the input-side and output-side coupling bodies ( 1, 2 ) relative to one another.

Description

【０００１】
本発明は、任意の光学的構成要素からの到達光ビームを別の光導波ファイバに光学的に結合するための装置に関する。
【０００２】
ガラスファイバ導波路を介して伝送される光による情報及びエネルギーの伝送は、３０年以上に亘って知られている。完全なファイバ束による伝送は、通常は、非常に短い距離に亘ってしか行われない。これに対し、情報は、単一のガラスファイバラインを介して長距離に亘って導かれる。同時に幾つもの結合箇所が存在する。特に、一方では光ビームをファイバに供給するための結合箇所、及び他方ではファイバからファイバへの結合が行われる様々な連結位置にある結合箇所が存在する。勿論、各結合箇所ではエネルギが或る程度失われてしまう。二つのファイバ間の最良の可能な結合は、両ファイバの端部を研磨して滑らかな表面にし、これを互いに平らに押し付けることによって行われる。この種の連結は、高度に正確な加工を必要とし、永久的な連結部にしか適していない。
【０００３】
光の伝送を離脱自在に結合するため、平行化した光ビームを焦合レンズ又は焦合レンズシステムによって別の光伝送ファイバに供給する。結合位置のところで、伝送損失をできるだけ少なくして伝送を行うため、到着光ビームを、光を更に伝送する光導波路と高度に正確に軸線方向で面一に整合させることができなければならない。これは、多くの様々な方法で行うことができる。例えば、米国特許第４，０８７，１５５号から、ファイバ−ファイバ結合を行うためのプラグ連結体が知られている。このプラグ連結体では、結合されるべきファイバを光学的レンズシステムなしで互いに直接正確に導くことができる。個々のファイバの各々は、同時に、結合器上で僅かにずらすことができる弾性取り付けされた少なくとも三つの球形のボール間に載ることとなる。
【０００４】
米国特許第４，２９６，９９９号は、全く異なる解決策を示す。ここでは、二つの結合器本体が互いにできるだけ正確に且つしっかりと連結され、そのため中央位置からの軸線方向変位が実際上全く起こらない。この連結の各ファイバは、各場合において、レンズ又はレンズシステムに連結され、これらのレンズ又はレンズシステムは、焦合を行う目的のため、軸線方向（ｚ軸方向）に互いに対して移動するか或いは互いから遠ざけることができる。
【０００５】
欧州特許第Ｂ　０　１９８　６５７号は特に基本的なものであり、ここには、光源と光導波ファイバとの間を光学的に結合するための装置、並びに二つの光導波ファイバ間の結合器が記載されており且つ例示されている。これと同時に、二つの基本的な原理が開示されている。一方の場合では、焦合レンズを備えた少なくとも一つの光導波路がスリーブ内に保持されており、このスリーブは、スリーブに被せたゴム製の弾性的な可撓性チューブを中間に配置して、結合器チューブ内に保持される。半径方向（ｘ軸方向及びｙ軸方向）に変位させることができるスリーブに半径方向に作用するねじによって、第２の固定的に配置された光導波路装置に対して角度的に整合した状態を設定できる。ｚ軸方向での焦合調節は考えられていないけれども、設計に関して考慮が払われる。第２の解決策では、結合器本体はフランジとして形成されている。周囲に配置された、ピッチが異なるねじにより、一方では、二つのフランジを互いにｚ軸方向に移動でき、ｘ方向及びｙ方向で所望の角度位置に調節できる。
【０００６】
従って、周知の結合装置は必要な移動を全て行うことができるけれども、調節にはそれでも非常に時間がかかり、適切な経験を必要とする。これは、周知の解決策では、角度調節並びにｘｙ平面内での平行変位を同じねじで行わなければならないためである。かくして、現在の技術では、角度調節に伴って僅かにずれてしまうことは不可避であった。そのため、軸線からのこのわずかなずれは、多くの場合、角度位置の調節を再び行わなければならなくなる新たな再調節を行わなくても済むようにするために受け入れられてきた。
【０００７】
従って、本発明の目的は、入力側及び出力側の結合器本体の互いに対する角度位置調節及び平行変位を別々に行うことができる装置を提供することである。
【０００８】
この目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載の特徴を備えた装置によって達成される。
【０００９】
本発明の要旨のその他の有利な実施の形態は、従属項から導き出され、それらの有利性を以下に添付図面を参照して説明する。
【００１０】
任意の光学的構成要素からの到着光ビームを、更に伝送する光導波ファイバＦに光学的に連結するための本発明による装置の全体に参照符号Ｖが付してある。図１に第１の実施の形態を示す光学的結合装置Ｖは三つの主要な構成要素を有する。入力側結合器本体１、出力側結合器本体２、及びこれらの間に配置された、中間結合器本体３として示す結合器本体がある。「出力側結合器本体」及び「入力側結合器本体」という用語は、常に相互交換的であるため、本明細書中の以下においては、これらの二つの部材のうちの一方を意味する場合、結合器本体とだけ記載し、これらの間に設けられた部材は、常に「中間結合器本体」と記載する。入力側結合器本体１の形状は、実際には、入力側の光学的構成要素がどのように見えるのかだけで決まる。光源、詳細にはレーザー装置、ビームスプリッター、又は入力側光導波ファイバが光学的構成要素と考えられる。
【００１１】
入力側結合器本体１は、周囲カラー１２が周囲に一体成形された末端フランジ１１を持つチューブ部品１０を有する。このチューブ部品１０は、入力側結合器本体１の中央リードスルーを同時に形成する。カラー１２によって境界が定められたフランジ１１の表面は、平らな表面１４として設計されている。この平らな表面１４は非常に高精度で製造されており、その上に載った中間結合器本体３用の摺動面として役立つ。カラー１２には幾つかの、好ましくは４個のねじ穴１５が設けられており、これらのねじ穴は周囲に亘って均等に分配されており、中央に向かって差し向けられている。これらの４個のねじ穴１５は、二つの第１調節ねじ１７又はねじ山を備えた二つのばねピン１９を受け入れるようになっている。二つの隣接したねじ穴１５間の中央に配置された第５ねじ穴１６は、第１係止ねじ１８を受け入れるのに役立つ。
【００１２】
中間結合器本体３は平らな表面１４上に変位自在に配置されている。この中間結合器本体３は截頭錐体形状を有する。これと同時に、円筒形截頭錐体又は多角形形状のベース面を持つ截頭錐体であってもよい。截頭錐体３が平らな表面１４上で捩じれないようにするため、好ましくは、外面３１に研削で面取り３２を形成し、対応する第１調節ねじ１７、第１係止ねじ１８、又はねじ山を備えたばねピン１９がこれらの面取りに当接する。これは、図４から最も明らかである。
【００１３】
２つの第１調節ねじ１７は互いに垂直であり、そのため一方の第１調節ねじがｘ軸方向での変位に作用し、他方の第１調節ねじがｙ軸方向での変位に作用する。ねじ山を備えたばねピン１９が各第１調節ねじと直径方向で向き合って配置されており、第１調節ねじ１７並びにねじ山を備えたばねピン１９は、カラー１２を中央軸線の方向に貫通したねじ穴１５内に保持される。第１係止ねじ１８が二つのねじ山を備えたばねピン１９間に配置されており、この係止ねじは、同様に、中央軸線の方向に向かって差し向けられている。
【００１４】
ねじ山を備えたばねピン１９に代えて、カラー１２と中間結合器本体３との間に遠ざけ力成分を発生し、及びかくして中間結合器本体３を第１調節ねじ１７に押し付ける他の部材を使用できる。ねじ山を備えたばねピン１９に対する変形例は、例えば、カラー１２と中間結合器本体３との間の容積に組み込んだ弾性部材（ｅｌａｓｔｉｃｍａｓｓ）である。しかしながら、ねじ山を備えたばねピン１９の代わりに別のねじを適用してもよい。かくして、この変形例は、カラーのねじ穴１５にねじ込まれて中間結合器本体をしっかりと保持する三つ又はそれ以上のねじを含む。これにより、調節ねじと係止ねじとの間で区別の必要がない。傾斜した外面又は傾斜した研削面取り２３により、第１調節ねじ１７、第１係止ねじ１８、及びねじ山を備えたばねピン１９が、截頭錐体３０を平らな表面１４に押し付ける作用を持つ力成分を截頭錐体３０に加える。この押し付け力は、ねじ穴１５の傾斜によって実際上無限に設定できる。
【００１５】
ポケット穴ボア３３が截頭錐体３０の中央に小さい方の上面から形成されている。その中央には、中央リードスルー３４が、好ましくは、円筒形のボアとして設けられている。中央に取り付けられた出力側結合器本体２はこの中央ポケット穴ボア３３と係合する。この結合器本体もまた、末端フランジ２３で終端するチューブ部品２１を含む。このチューブ部品２１及び末端フランジ２３は、中央リードスルー２２を有する。この中央リードスルー２２は、レンズキャリヤ４０のレンズ４０をねじでｚ軸方向に大きく又は小さく変位できる内ねじ２４を有する。
【００１６】
ポケット穴ボア３３の内周壁とチューブ部品２１との間には円筒形弾性区分２５が配置されている。この円筒形弾性区分２５は、ゴム製の弾性可撓性チューブ区分として設計されているか或いはポケット穴ボアの内壁をゴム層でコーティングし、これを加硫することによって形成されるように設計されているかのいずれかであるのがよい。この円筒形弾性区分２５により、出力側結合器本体２を中間結合器本体３に関して、及び入力側結合器本体１に関して僅かに傾けることができる。勿論、円筒形弾性区分２５に代えて、他の適当な弾性手段、例えばポケット穴ボア３３の内壁に沿って分配された複数の弾性部材を使用できる。
【００１７】
出力側結合器本体２の角度位置を入力側結合器本体１に合わせて調節するため、出力側結合器本体２のフランジ２３には通路穴２６及びねじ穴２７が交互に設けられている。第２係止ねじ２９を通路穴２６に通し、これをねじ山を備えたポケット穴３５と係合する。フランジ２３のねじ穴２７を通して第２調節ねじ２８を適用する。このねじは、中間結合器本体３で対応するポケット穴３６で支持される。ねじ山を備えていない通路穴２６及びポケット穴３６は、ねじの特定の傾斜移動を可能にするため、十分に広幅である必要がある。行われるべき傾斜移動は、通常は非常に小さく、０°乃至数°である。
【００１８】
図２に例示する第２の実施の形態に示すように、レンズキャリヤ４１内のレンズ４０もまた、中間結合器本体３の中央リードスルー３４にねじで変位できるように配置できる。光導波路Ｆには、出力側結合器本体２に固定的に又は取り外し自在に連結された商業的に入手可能な端部品Ｅが設けられている。
【００１９】
図３には、図１及び図２と実際上等価の、同様の第３の実施の形態が示してあり、ここでは、入力側結合器本体１は壁厚のチューブ部品１０を有し、このチューブ部品の入力側開口部には光導波ファイバＦが保持された端部品が設けられる。かくして、ここに示す解決策は、ファイバ−ファイバ連結を示す。この実施の形態では、コリメーティングレンズ又はコリメーティングレンズシステム４０が入力側結合器本体１に取り付けられ、反対側に配置された出力側結合器本体２のチューブ部品２１には焦合レンズ４０又は焦合レンズシステムが取り付けられている。この実施の形態のその他の構成は、図１及び図２による解決策と同じである。
【００２０】
図５には、中間結合器本体３の上カバー面に円筒形延長部３７が設けられた第４の実施の形態が示してある。この円筒形延長部３７は、中間結合器本体３に一部品として連結されている。これにより、二つの調節ねじ２８及び二つの係止ねじ２９をこの円筒形延長部品３７を通して半径方向にねじ込むことができる。これにより、出力側結合器本体２のチューブ部品２１に作用が及ぼされる。この場合、出力側結合器本体２は末端フランジ２３を必要としない。従って、この解決策は経済的である。第２調節ねじ２８及び第２係止ねじ２９は、一つの平面内にあるのがよい。この平面は、最も好ましくは、円筒形延長部３７と垂直に交差する。装置に更に大きな安定性を与えるため、図５に示す第２の調節ねじ及び係止ねじ２８、２９から軸線方向に離間された別の（図示していない）第２調節ねじ及び係止ねじを取り付けてもよい。これらの第２の調節ねじ及び係止ねじ２８、２９は、最適な傾斜移動を行うことができるように、円筒形弾性区分２５から十分に距離を置いて配置されなければならない。図５に示す実施の形態では、平行変位及び傾斜移動を互いに独立して行うことができるため、到達した光ビームＬを光導波ファイバＦに正確に整合させて導入できる。
【００２１】
更に、本発明による装置の第５の実施の形態を図６に垂直断面図で及び図７に部分平面図で示す。出力側結合器本体２は、この実施の形態では、中央通路穴２２を備えたディスクとして、又はリングとして形成されている。二つの調節ねじ３８及び二つの係止ねじ３９によって中間結合器本体３に関して調節自在であり、係止可能である。
【００２２】
出力側結合器本体２の角度位置を調節するため、第２調節ねじ３８が設けられている。これらの第２調節ねじ３８は、出力側環状結合器本体２の対応するねじ穴２７にねじ込んであり、出力側結合器本体２に面する中間結合器本体３の表面上に支持される。過剰調節が起こらないようにするため、好ましくは三つの第２調節ねじ３８だけを操作する。有利には、これらのねじは周囲に亘って均等に分配されている。
【００２３】
通路穴２６内の第２係止ねじ３９は環状の出力側結合器本体２を通過し、中間結合器本体３のねじ山を備えたポケット穴３５と螺合する。第２係止ねじ３９は、ばね部材４２で出力側結合器本体２の外側に支持されている。ばね部材４２は、第２係止ねじ３９のねじヘッド３９′と出力側結合器本体２との間に配置されている。ばね部材４２に関し、円筒形圧縮ばねの場合、又は適当なばねアッセンブリを形成する幾つかのばねディスクの場合がある。しかしながら、例えばプラスチックリング又はプラスチックディスク等の圧縮力が比較的大きいエラストマー製圧力部材もまたばね部材４２と考えられる。
【００２４】
第２係止ねじ３９及びばね部材４２の目的は、出力側結合器本体２と中間結合器本体３との間に引き付け力を及ぼすことである。第２調節ねじ３８は、対応する反力を及ぼす。この力により、出力側結合器本体２の中間結合器本体３に関する正確に画成された角度位置を設定する。従って、第２係止ねじ３９が通過する通路穴２６は、通路穴２６内の第２係止ねじ３９により出力側結合器本体２を必要とされる通りに傾斜移動できるように広幅に設計しなければならない。
【００２５】
第２係止ねじ３９の数は、それ自体は大きな役割を果たさないが、好ましくは、第２係止ねじ３９が３個設けられているのがよい。これと同時に、各場合において、第２係止ねじ３９が常に二つの調節ねじ３８間に設けられる。
【００２６】
第２調節ねじ３８は、中心からできるだけ大きく離して配置されているのが有利である。これにより、設定を更に正確に行うことができる。他方、このことは、第２係止ねじ３９についてはそれ程必要とされない。従って、図７は、第２調節ねじ３８及び第２係止ねじ３９の特に好ましい配置形態を示す。
【００２７】
図６及び図７による実施の形態により、出力側結合器本体２を中間結合器本体３に対してｚ軸方向でどのように離間することもできる。従って、ｘｙ方向で比較的大きく補正することが必要な場合には、出力側結合器本体２と中間結合器本体３との間のｚ軸方向距離は、この傾斜移動を可能にするために十分に大きくなければならない。これは、図６及び図７による実施の形態では全く問題なく行うことができる。
【００２８】
汚染物や外光が外部から装置に侵入しないようにし、特にレンズ４０又はファイバ端が汚れないようにするのが特に有利である。このため、様々な解決策が可能な一種の光学的シールを実現する。装置の設定後、収縮性可撓性チューブを装置に取り付けることができる。出力側結合器本体２と中間結合器本体３との間の隙間に亘って延び且つ中間結合器本体３の別の中央リードスルー穴３４内に突出したスリーブ４３を、出力側結合器本体２の中央通路穴２２に設けてもよい。
【００２９】
勿論、レンズ又はレンズシステム４０を中間結合器本体３に配置してもよい。両方の変形例において、レンズ又はレンズシステム４０はレンズキャリヤ４１内に保持でき、レンズキャリヤ４１はｚ軸方向で変位自在であるように設計されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
入力側でレーザー装置から到達した光ビームを出力側の光導波ファイバに供給する、本発明による装置の垂直断面図である。
【図２】
同様の構造種類の装置の第２の実施の形態の垂直断面図である。
【図３】
二つの光導波ファイバを連結するための装置の第３の実施の形態の垂直断面図である。
【図４】
図１、図２及び図３による、本発明による連結装置の出力側の端面図である。
【図５】
半径方向に差し向けられたねじによって角度調節を行う、本発明による連結装置の第４の実施の形態の垂直断面図である。
【図６】
本発明による連結装置の第５の実施の形態の垂直断面図である。
【図７】
図６による連結装置の出力側の中央部分の平面図である。
【符号の説明】
Ｅ　端部品
Ｆ　光導波ファイバ
Ｌ　光ビーム
Ｖ　装置
１　入力側結合器本体
２　出力側結合器本体
３　中間結合部品
１０　チューブ部品
１１　フランジ
１２　カラー
１３　入力側中央導波路
１４　平らな表面
１５　カラーのねじ穴
１６　係止ねじ用ねじ穴
１７　第１調節ねじ
１８　第１係止ねじ
１９　ねじ山を備えたばねピン
２１　チューブ部品
２２　中央リードスルー
２３　末端フランジ
２４　内ねじ
２５　円筒形弾性区分
２６　通路穴
２７　ねじ穴
２８　第２調節ねじ
２９　第２係止ねじ
３０　截頭錐体
３１　外面
３２　面取り
３３　ポケット穴
３４　中間結合器本体の中央リードスルー
３５　ねじ山を備えたポケット穴
３６　ポケット穴
３７　円筒形延長部
３８　第２調節ねじ
３９　第２係止ねじ
４０　レンズ
４１　レンズキャリヤ
４２　ばねエレメント
４３　スリーブ[0001]
The present invention relates to an apparatus for optically coupling an incoming light beam from any optical component to another optical waveguide fiber.
[0002]
The transmission of information and energy by light transmitted through glass fiber waveguides has been known for over thirty years. Transmission over complete fiber bundles usually only occurs over very short distances. In contrast, information is guided over long distances via a single glass fiber line. There are several joints at the same time. In particular, there are coupling points for supplying a light beam to the fiber on the one hand, and coupling points at various connection positions where coupling from fiber to fiber takes place on the other hand. Of course, some energy is lost at each coupling point. The best possible connection between the two fibers is made by polishing the ends of both fibers to a smooth surface and pressing them flat against each other. This type of connection requires a high degree of precision machining and is only suitable for permanent connections.
[0003]
To releasably couple the light transmission, a collimated light beam is provided to another optical transmission fiber by a focusing lens or a focusing lens system. At the coupling point, in order to achieve transmission with as little transmission loss as possible, the arriving light beam must be able to be aligned highly axially and precisely with the light guide that transmits further light. This can be done in many different ways. For example, from U.S. Pat. No. 4,087,155, a plug connector for performing fiber-to-fiber coupling is known. With this plug connection, the fibers to be connected can be guided precisely directly to one another without an optical lens system. Each individual fiber will at the same time rest between at least three resiliently mounted spherical balls which can be slightly offset on the coupler.
[0004]
U.S. Pat. No. 4,296,999 presents a completely different solution. Here, the two coupler bodies are connected to each other as accurately and securely as possible, so that there is virtually no axial displacement from the central position. The fibers of this connection are in each case connected to lenses or lens systems, which move axially (z-axis) relative to one another for the purpose of focusing, or You can keep them away from each other.
[0005]
EP B 0 198 657 is particularly basic, in which a device for optically coupling between a light source and an optical waveguide fiber, as well as a coupler between two optical waveguide fibers, is disclosed. It has been described and illustrated. At the same time, two basic principles have been disclosed. In one case, at least one optical waveguide with a focusing lens is retained in a sleeve, which is interposed with a rubber elastic flexible tube over the sleeve, Retained in the coupler tube. Screws acting radially on the sleeve which can be displaced in the radial direction (x-axis direction and y-axis direction) establish a state of angular alignment with the second fixedly arranged optical waveguide device. it can. Focus adjustment in the z-axis direction is not considered, but design considerations are taken. In a second solution, the coupler body is formed as a flange. By means of circumferentially arranged screws of different pitches, on the one hand, the two flanges can be moved in the z-direction relative to each other and adjusted to the desired angular position in the x and y directions.
[0006]
Thus, while known coupling devices can perform all the necessary movements, the adjustment is still very time consuming and requires appropriate experience. This is because in known solutions the angle adjustment as well as the parallel displacement in the xy plane must be performed with the same screw. Thus, with the current technology, it is inevitable that the angle is slightly shifted with the adjustment of the angle. As a result, this slight deviation from the axis has often been accepted in order to avoid the need for a new readjustment which has to be performed again for the angular position.
[0007]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus that can separately adjust the angular position and parallel displacement of the input and output coupler bodies with respect to each other.
[0008]
This object is achieved by a device having the features of claim 1.
[0009]
Other advantageous embodiments of the subject matter of the invention are derived from the dependent claims, whose advantages are described below with reference to the accompanying drawings.
[0010]
A device V according to the invention for optically coupling an incoming light beam from any optical component to a further transmitting optical waveguide fiber F is designated by the reference character V. The optical coupling device V according to the first embodiment shown in FIG. 1 has three main components. There is an input-side coupler body 1, an output-side coupler body 2, and a coupler body disposed therebetween as an intermediate coupler body 3. The terms "output coupler body" and "input coupler body" are always interchangeable, and henceforth hereinafter, when referring to one of these two members, Only the coupler body is described, and the members provided between them are always described as “intermediate coupler body”. The shape of the input-side coupler body 1 is actually determined only by what the input-side optical components look like. A light source, specifically a laser device, a beam splitter, or an input optical waveguide fiber is considered an optical component.
[0011]
The input-side coupler body 1 has a tube component 10 having a distal flange 11 around which a peripheral collar 12 is integrally molded. This tube part 10 simultaneously forms the central lead-through of the input-side coupler body 1. The surface of the flange 11 delimited by the collar 12 is designed as a flat surface 14. This flat surface 14 is manufactured with very high precision and serves as a sliding surface for the intermediate coupler body 3 resting thereon. The collar 12 is provided with several, preferably four, threaded holes 15, which are evenly distributed around the circumference and are directed towards the center. These four screw holes 15 are adapted to receive two first adjusting screws 17 or two spring pins 19 with threads. A fifth screw hole 16 centrally located between two adjacent screw holes 15 serves to receive the first locking screw 18.
[0012]
The intermediate coupler body 3 is displaceably arranged on a flat surface 14. The intermediate coupler body 3 has a truncated cone shape. At the same time, it may be a cylindrical truncated cone or a truncated cone having a polygonal base surface. To prevent the truncated cone 3 from twisting on the flat surface 14, a chamfer 32 is preferably formed on the outer surface 31 by grinding and a corresponding first adjusting screw 17, first locking screw 18 or screw Spring pins 19 with ridges abut these chamfers. This is most apparent from FIG.
[0013]
The two first adjusting screws 17 are perpendicular to one another, so that one of the first adjusting screws acts on the displacement in the x-axis direction and the other first adjusting screw acts on the displacement in the y-axis direction. A threaded spring pin 19 is arranged diametrically opposite each first adjusting screw, the first adjusting screw 17 as well as the threaded spring pin 19 passing through the collar 12 in the direction of the central axis. It is held in the hole 15. A first locking screw 18 is arranged between the two threaded spring pins 19, which are likewise oriented in the direction of the central axis.
[0014]
In place of the threaded spring pin 19, another member is used which generates a separating force component between the collar 12 and the intermediate coupling body 3 and thus presses the intermediate coupling body 3 against the first adjusting screw 17. it can. A variant on the threaded spring pin 19 is, for example, an elastic mass incorporated in the volume between the collar 12 and the intermediate coupler body 3. However, another screw may be applied instead of the threaded spring pin 19. Thus, this variant includes three or more screws threaded into the threaded holes 15 in the collar to securely hold the intermediate coupler body. Thereby, there is no need to distinguish between the adjusting screw and the locking screw. Due to the inclined outer surface or inclined grinding chamfer 23, the first adjusting screw 17, the first locking screw 18, and the threaded spring pin 19 act to force the truncated cone 30 against the flat surface 14. The ingredients are added to the truncated cone 30. This pressing force can be set virtually infinitely by the inclination of the screw hole 15.
[0015]
A pocket bore 33 is formed in the center of the truncated cone 30 from the smaller upper surface. At its center, a central lead-through 34 is provided, preferably as a cylindrical bore. The output-side coupler body 2 mounted at the center engages with the central pocket hole bore 33. This coupler body also includes a tube piece 21 terminating in a distal flange 23. The tube part 21 and the end flange 23 have a central lead-through 22. The center lead-through 22 has an internal thread 24 that can displace the lens 40 of the lens carrier 40 in the z-axis direction with a screw in a large or small direction.
[0016]
A cylindrical elastic section 25 is arranged between the inner peripheral wall of the pocket bore 33 and the tube part 21. This cylindrical elastic section 25 is designed as a rubber elastic flexible tube section or designed to be formed by coating the inner wall of a pocket bore bore with a rubber layer and vulcanizing it. Or one of them. This cylindrical elastic section 25 allows the output coupler body 2 to be slightly tilted with respect to the intermediate coupler body 3 and with respect to the input coupler body 1. Of course, other suitable elastic means could be used instead of the cylindrical elastic section 25, for example a plurality of elastic members distributed along the inner wall of the pocket bore 33.
[0017]
In order to adjust the angular position of the output-side coupler main body 2 in accordance with the input-side coupler main body 1, the flange 23 of the output-side coupler main body 2 is provided with passage holes 26 and screw holes 27 alternately. A second locking screw 29 is passed through the passage hole 26 and engages with the threaded pocket hole 35. The second adjusting screw 28 is applied through the screw hole 27 of the flange 23. This screw is supported in a corresponding pocket hole 36 in the intermediate coupler body 3. The unthreaded passage holes 26 and pocket holes 36 need to be wide enough to allow a particular tilting movement of the screw. The tilt movement to be performed is usually very small, from 0 ° to several degrees.
[0018]
As shown in the second embodiment illustrated in FIG. 2, the lens 40 in the lens carrier 41 can also be threadably displaceable in the central lead-through 34 of the intermediate coupler body 3. The optical waveguide F is provided with a commercially available end piece E fixedly or detachably connected to the output coupler body 2.
[0019]
FIG. 3 shows a similar third embodiment, which is practically equivalent to FIGS. 1 and 2, in which the input-side coupler body 1 has a wall-thick tube part 10, An end part holding the optical waveguide fiber F is provided at the input side opening of the tube part. Thus, the solution presented here shows a fiber-to-fiber connection. In this embodiment, a collimating lens or collimating lens system 40 is attached to the input coupler body 1 and the focusing lens 40 is attached to the tube part 21 of the output coupler body 2 arranged on the opposite side. Or a focusing lens system is attached. Other configurations of this embodiment are the same as the solutions according to FIGS. 1 and 2.
[0020]
FIG. 5 shows a fourth embodiment in which a cylindrical extension 37 is provided on the upper cover surface of the intermediate coupler body 3. This cylindrical extension 37 is connected to the intermediate coupler body 3 as one piece. This allows two adjusting screws 28 and two locking screws 29 to be screwed in radially through this cylindrical extension 37. Thereby, an effect is exerted on the tube component 21 of the output-side coupler body 2. In this case, the output-side coupler body 2 does not require the end flange 23. Therefore, this solution is economical. The second adjusting screw 28 and the second locking screw 29 may be in one plane. This plane most preferably intersects perpendicularly with the cylindrical extension 37. To provide greater stability to the device, another (not shown) second adjusting and locking screw axially spaced from the second adjusting and locking screw 28, 29 shown in FIG. May be attached. These second adjusting and locking screws 28, 29 must be arranged at a sufficient distance from the cylindrical elastic section 25 so that an optimal tilting movement can take place. In the embodiment shown in FIG. 5, since the parallel displacement and the tilt movement can be performed independently of each other, the arrived light beam L can be accurately aligned with the optical waveguide fiber F and introduced.
[0021]
Furthermore, a fifth embodiment of the device according to the invention is shown in FIG. 6 in a vertical sectional view and in FIG. 7 in a partial plan view. In this embodiment, the output coupler body 2 is formed as a disk with a central passage hole 22 or as a ring. It is adjustable and lockable with respect to the intermediate coupler body 3 by means of two adjusting screws 38 and two locking screws 39.
[0022]
A second adjusting screw 38 is provided to adjust the angular position of the output-side coupler body 2. These second adjusting screws 38 are screwed into corresponding screw holes 27 of the output side coupler body 2, and are supported on the surface of the intermediate coupler body 3 facing the output side coupler body 2. Preferably, only three second adjustment screws 38 are operated to prevent over-adjustment. Advantageously, these screws are evenly distributed around the circumference.
[0023]
The second locking screw 39 in the passage hole 26 passes through the annular output-side coupler body 2 and is screwed into the threaded pocket hole 35 of the intermediate coupler body 3. The second locking screw 39 is supported outside the output-side coupler body 2 by a spring member 42. The spring member 42 is disposed between the screw head 39 ′ of the second locking screw 39 and the output-side coupler body 2. With respect to the spring member 42, there may be a cylindrical compression spring or some spring disks forming a suitable spring assembly. However, elastomeric pressure members having a relatively high compression force, such as plastic rings or plastic disks, are also considered to be spring members 42.
[0024]
The purpose of the second locking screw 39 and the spring member 42 is to exert an attractive force between the output-side coupler body 2 and the intermediate coupler body 3. The second adjusting screw 38 exerts a corresponding reaction force. This force sets the precisely defined angular position of the output coupler body 2 with respect to the intermediate coupler body 3. Therefore, the passage hole 26 through which the second locking screw 39 passes is designed to be wide so that the output-side coupler body 2 can be inclined and moved as required by the second locking screw 39 in the passage hole 26. There must be.
[0025]
Although the number of the second locking screws 39 does not play a large role in itself, it is preferable that three second locking screws 39 are provided. At the same time, in each case a second locking screw 39 is always provided between the two adjusting screws 38.
[0026]
The second adjusting screw 38 is advantageously arranged as far as possible from the center. Thereby, the setting can be performed more accurately. On the other hand, this is not so required for the second locking screw 39. Therefore, FIG. 7 shows a particularly preferred arrangement of the second adjusting screw 38 and the second locking screw 39.
[0027]
6 and 7, the output-side coupler body 2 can be separated from the intermediate coupler body 3 in any way in the z-axis direction. Therefore, when a relatively large correction is required in the xy directions, the distance in the z-axis direction between the output-side coupler body 2 and the intermediate coupler body 3 is sufficient to enable the tilt movement. Must be large. This can be done without any problems in the embodiments according to FIGS.
[0028]
It is particularly advantageous to keep contaminants and extraneous light from entering the device from the outside, especially the lens 40 or the fiber end. This provides a kind of optical seal with which various solutions are possible. After setting up the device, the contractile flexible tubing can be attached to the device. A sleeve 43 extending over the gap between the output-side coupler body 2 and the intermediate coupler body 3 and projecting into another central lead-through hole 34 of the intermediate coupler body 3 is attached to the sleeve 43 of the output-side coupler body 2. It may be provided in the central passage hole 22.
[0029]
Of course, a lens or lens system 40 may be arranged on the intermediate coupler body 3. In both variants, the lens or lens system 40 may be held in a lens carrier 41, which may be designed to be displaceable in the z-axis direction.
[Brief description of the drawings]
FIG.
FIG. 2 is a vertical sectional view of a device according to the invention for supplying a light beam arriving from a laser device on the input side to an optical waveguide fiber on the output side.
FIG. 2
FIG. 6 is a vertical sectional view of a second embodiment of the device having the same structure.
FIG. 3
FIG. 11 is a vertical sectional view of a third embodiment of the device for connecting two optical waveguide fibers.
FIG. 4
FIG. 4 is an end view on the output side of the coupling device according to the invention according to FIGS. 1, 2 and 3;
FIG. 5
FIG. 9 is a vertical sectional view of a fourth embodiment of the coupling device according to the invention, wherein the angle adjustment is performed by means of radially oriented screws.
FIG. 6
FIG. 11 is a vertical sectional view of a fifth embodiment of the coupling device according to the present invention.
FIG. 7
FIG. 7 is a plan view of the central part on the output side of the coupling device according to FIG. 6.
[Explanation of symbols]
E End component F Optical waveguide fiber L Optical beam V Device 1 Input coupler main body 2 Output coupler main body 3 Intermediate coupling component 10 Tube component 11 Flange 12 Collar 13 Input central waveguide 14 Flat surface 15 Collar screw hole 16 Screw hole 17 for locking screw 17 First adjusting screw 18 First locking screw 19 Threaded spring pin 21 Tube part 22 Central lead-through 23 End flange 24 Inner screw 25 Cylindrical elastic section 26 Passage hole 27 Screw hole 28 Second adjusting screw 29 second locking screw 30 truncated cone 31 outer surface 32 chamfer 33 pocket hole 34 central lead-through 35 of intermediate coupler body threaded pocket hole 36 pocket hole 37 cylindrical hole 38 cylindrical extension 38 second Adjusting screw 39 Second locking screw 40 Lens 41 Lens carrier 42 Spring element 43 Sleeve

Claims

Incoming light from any optical component, including in each case input and output coupler bodies (1, 2) with central lead-throughs (13, 22) respectively for passing light (L) A device (V) for optically coupling the beam (L) to another transmission optical waveguide fiber (F), wherein the device (V) is provided with at least one lens (40) or lens system. ,
An intermediate coupler body (3) having a concentric lead-through (34) is arranged between the input coupler main body (1) and the output coupler main body (2). The main body is held in one of the input-side and output-side coupler main bodies (1 and 2) so as to be displaceable and lockable in one plane, and the input-side and output-side couplers are provided. Device according to claim 1, characterized in that the other of the bodies (1, 2) is resiliently (25) pivotably and axially displaceable on the intermediate coupler body (3).

The coupler body (1) in which the intermediate coupler body (3) is arranged has a flat flange (11) extending perpendicular to the central lead-through (13) and surrounded by a surrounding collar (12). ) Through which several first adjusting screws (17) and at least one first locking screw (18) pass, which act on said intermediate coupler body (3). The device according to claim 1, characterized in that:

Only two first adjustment screws (17) are provided which are aligned with the center of the flange (11), and a spring pin (19) with a thread held on the collar (12) as a reaction force member is provided. Device according to claim 2, characterized in that it is arranged diametrically opposite the first adjusting screw (17).

A first locking screw (18) oriented centrally of said flange (11) is provided between two threaded spring pins (19). Item 3. The apparatus according to Item 3.

The intermediate coupler body (3) has essentially the shape of a truncated cone (30), whose truncated cone has a flat base surface of one of the coupler bodies (1). Device according to claim 1, characterized in that it is displaceably mounted on a flat surface (14) of the flange (11).

The outer surface (31) of the truncated cone (39) is formed with chamfers (32) by grinding, and these chamfers are formed by the first adjusting screw (17) and the first locking screw (18). Apparatus according to claim 2 or 5, characterized in that it serves as a bearing surface on which the threaded spring pins (19) are provided, if provided.

The screws (17, 18) passing through the collar (12) and the threaded spring pins (19) are connected to the outer wall surface (31) of the truncated cone-shaped intermediate coupler body (3). Device according to claim 3 or 5, characterized in that it is arranged so as to be placed vertically on a.

The intermediate coupler body (3) has a cylindrical receiving bore (33), which extends with respect to a central lead-through (34), in which the cylindrical tube of the coupler body (2) is located. 8. The method as claimed in claim 2, wherein the section is pivotally mounted with a radially circumferential elastic cylindrical section therebetween. apparatus.

The coupler body (2) attached to the truncated cone-shaped intermediate coupler body (3) has a flange (23) through which three second locking screws (29) pass. These locking screws are engaged with screw holes (35) provided on the upper surface of the truncated cone, and screw holes (27) provided in the flange (23) are connected to the three second adjusting screws (28). 9. The device according to claim 8, characterized in that the adjusting screws are supported directly on the upper surface of the truncated cone or in a pocket hole (36).

When the intermediate coupler body (3) is not arranged in the first coupler body, it is essentially designed as a disk, through which three second locking screws (39) pass. The locking screws are elastically supported on one coupler body (2) through which the locking screws have passed, and are connected to the intermediate coupler body (3) by screw connection. , Three peripheral adjustment screws (38) are provided, which are held in a threaded connection to the coupling body (2), the coupling body (2) being freed by the locking screw (39). 8. The device according to claim 2, wherein the adjusting screw is supported on the intermediate coupling body (3). 9. .

On the upper cover surface of the intermediate coupler body (3), a cylindrical extension (37) having an axially flush lead-through with the lead-throughs (33, 34) of the truncated cone (30). Are connected, said one coupling body (2) being pivotally held therein by a second adjusting screw (28) and being fixed by a second locking screw (29). Apparatus according to claim 8, characterized in that:

Device according to any of the preceding claims, characterized in that at least one lens (40) or lens system is arranged in the device (V).

In each case, an optical waveguide fiber (F) is connected to both coupler bodies (1, 2), said input coupler body (1) being provided with a collimating lens (40) or a collimating lens system. Is disposed, and a focusing lens (40) or a focusing lens system is disposed on the intermediate coupler body (3) or the output coupler body (2). Apparatus according to any one of the preceding claims.